Охота на электроовец. Большая книга искусственного интеллекта - Марков Сергей Николаевич
Георг и Эдвард Шутцы немедленно начали постройку улучшенной версии машины, способной вычислять 15-значные числа и использовать разности четвёртого порядка. Работа велась в стокгольмской мастерской Йохана Вильгельма Бергстрёма и была завершена в октябре 1853 г., без нарушения срока. Шведская Академия наук признала машину удовлетворительной. Был доволен и король, который посчитал проект завершённым и распорядился выделить Шутцу ещё 3333 риксдалера в качестве награды за его отличную работу [199], [200].
В 1854 г. машину привезли в Англию для демонстрации на выставке. К некоторому удивлению Шутца, Бэббидж приложил все усилия для того, чтобы помочь своему шведскому коллеге, и в своём выступлении перед Королевским обществом рекомендовал присудить Шутцу и его сыну медаль Общества. Сын Бэббиджа Генри использовал машину Шутца, чтобы продемонстрировать систему «механической нотации», созданную его отцом. Шведская машина выиграла Золотую медаль в Париже в 1855 г. на Всемирной выставке трудов промышленности, сельского хозяйства и изящных искусств (Exposition Universelle des produits de l’Agriculture, de l’Industrie et des Beaux-Arts). Бэббидж и его сын подготовили серию сопроводительных рисунков для машины, объясняющих принципы её действия [201].
В 1856 г. машину Шутца купил за 5000 долларов американский бизнесмен для Обсерватории Дадли в Олбани (штат Нью-Йорк). Эта машина могла рассчитывать четыре уровня разностей и работать с восьмизначными числами. Сотрудник и будущий второй директор обсерватории Джордж Хаф сам был изобретателем (он сильно усовершенствовал используемый в обсерватории пишущий хронограф и другие приборы) и по достоинству оценил машину. Хаф осуществил в ней большие переделки, чтобы машина могла полноценно использоваться в астрономических целях. Машина в течение многих лет вычисляла эфемериды (таблицы небесных координат астрономических объектов, вычисленных через равные промежутки времени) и различные поправочные таблицы астрономических наблюдений. В обсерватории сохранилось несколько таких таблиц в распечатанном виде — возможно, первых в мире машинных распечаток для научных расчётов. Потом машина оказалась в Смитсоновском институте, а сегодня хранится в частной коллекции в Чикаго.
В 1857 г. правительство Великобритании заказывает у Шутца новую машину, выделив на её постройку 1200 фунтов. Работы по созданию машины велись в этот раз усилиями фирмы Брайана Донкина, известного английского инженера и промышленника, и завершились в июле 1859 г., через несколько недель после дедлайна и с превышением бюджета на 615 фунтов. В 1863 г. эту машину использовал статистик Уильям Фарр — для расчётов, вошедших в опубликованную в следующем году книгу «Таблицы продолжительности жизни, аннуитетов и премий» (Tables of Lifetimes, Annuities and Premiums) и предназначенных для страхового бизнеса [202]. Сейчас данная машина хранится в лондонском Музее науки.
Вслед за Шутцем в дело вступают и другие последователи Бэббиджа. Мартин Вайберг создаёт свой аналог машины Шутца в 1859 г. (машина использовалась для создания таблиц процентов, а затем — логарифмических таблиц). Альфред Дикон создаёт свою машину в 1862‑м, американец Джордж Барнард Грант — в 1874-м.
2.4.5 Идеи Бэббиджа и их реализация
Споры о том, была ли разностная машина, построенная по чертежам Бэббиджа, полностью работоспособной, не стихали до начала 1990-х гг. В период с 1989 по 1991 г., к 200‑летию со дня рождения Чарльза Бэббиджа, по сохранившимся чертежам и с небольшими модификациями была собрана работающая копия счётной части Разностной машины № 2. Работы по созданию механизма велись под руководством Дорона Суэйда, а в команду инженеров входили Рег Крик, Питер Тёрви, а также уже известные нам по реконструкции Антикитерского механизма Майкл Райт и Алан Бромли [203]. Остаётся открытым вопрос о том, были ли обнаруженные в чертежах Бэббиджа мелкие недоработки упущениями автора или же являлись своеобразным способом защиты от «нелицензионного копирования» [204].
Отдельного разговора заслуживает проект аналитической машины Бэббиджа, опередивший технологическую мысль своего времени едва ли не на столетие.
В 1834 г. Бэббидж придумал очередное улучшение конструкции разностной машины. В предыдущей версии, когда для вычислений была необходима новая величина — очередное значение последней разности, то её ввод осуществлялся вручную. Бэббидж нашёл способ механического копирования разностей, предложив круговую конструкцию разностной машины, в которой регистры «последней разности» и «таблицы» располагались рядом, а последний управлял ходом вычислительного процесса. Описывая это действие, Бэббидж говорил, что машина поедает свой собственный хвост или что она подобна локомотиву, который сам укладывает для себя рельсы. Развитие этой идеи привело к мысли о том, что можно управлять машиной совершенно независимыми средствами и заставить её выполнять не только сложение, но и любые арифметические операции в любом порядке и столько раз, сколько может потребоваться.
Таким образом, работа над первой разностной машиной, фактически прерванная весной 1833 г., получила продолжение в проекте аналитической машины, первый чертёж которой датирован сентябрём 1834 г. [205]
С точки зрения архитектуры аналитическая машина была похожа на большинство современных компьютеров. Центральным её элементом было вычислительное устройство — в современных компьютерах оно называется центральным процессором, а Бэббидж использовал термин mill (этим словом обозначают фабрику, мельницу, дробилку — словом, нечто, что занимается переработкой). Также машина обладала системой ввода, с 1836 г. для этой цели использовались перфокарты. В качестве устройства вывода аналитическая машина могла, подобно разностной машине, использовать печатающее устройство или же перфокарты. Также Бэббидж рассматривал возможность создания специального устройства для построения кривых, позволяющего облекать числовой вывод в графическую форму [206].
Память аналитической машины должна была состоять из наборов колёс, размещённых на рядах осей. Планировалось, что она будет способна хранить до 1000 чисел, состоящих из 40 десятичных знаков [207].
Идею использования перфокарт Бэббидж позаимствовал из устройства ткацкого станка, созданного французским изобретателем Жозефом Мари Жаккаром в начале 1800-х гг.
2.4.6 История перфокарт
Вопреки распространённым заблуждениям, Жаккар не был ни изобретателем первого автоматического ткацкого станка, ни изобретателем перфокарт. Более того, он никогда не носил фамилию Жаккар. На самом деле создателя «машины Жаккарда» звали Жозеф Мари Шарль, Жаккар — это прозвище его семьи (Жаккар — производная от имени Жак), унаследованное изобретателем. Хотя Жозеф Мари Шарль действительно стал обладателем первого патента на ткацкий станок, управляемый перфокартами, его главная заслуга заключалась в том, что он доработал конструкцию своего предшественника Жака Вокансона.
История автоматического ткацкого станка началась значительно раньше. В 1725 г. ткач из Лиона по имени Базиль Бушон создал первый полуавтоматический ткацкий станок. Отец Бушона был создателем механических органов или, проще говоря, шарманок, и его работа стала источником вдохновения для сына. Сама идея автоматического воспроизведения музыки чрезвычайно стара. В упоминавшейся ранее «Книге удивительных устройств» Ахмада, Мухаммада и аль-Хасана ибн Муса ибн Шакиров содержится описание водного орга́на, использующего сменные цилиндры с записями музыкальных произведений. Вероятно, сам принцип использования барабана со штифтами для программирования действий устройства восходит к автомату Герона Александрийского — устройству, движением которого управляла разматывающаяся под воздействием груза верёвка (за счёт штифтов менялось направление разматывания) [208]. С начала XIII в. в Нидерландах встречаются первые упоминания о механических карильонах — музыкальных инструментах, обычно устанавливаемых на колокольнях или муниципальных зданиях. Карильон представляет собой набор колоколов, которые могут приводиться в движение при помощи механической клавиатуры или автоматически при помощи барабана со штифтами [209]. Этот же принцип автоматического управления унаследовали шарманки и музыкальные шкатулки [210].
